Solarthermische Kraftwerke als Speicher für anderen Regenerativstrom

Solarforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben untersucht, ob es für ein solarthermisches Kraftwerk wirtschaftlich ist, überschüssigen Photovoltaik- und Windstrom in Wärme umzuwandeln und zu speichern.

An den Standorten von solarthermischen Kraftwerken bestehen meist auch sehr gute Bedingungen für Photovoltaik- oder Windanlagen. DLR-Solarforscher suchten eine Antwort auf die naheliegende Frage: Ist es für ein solarthermisches Kraftwerk aus technischer und ökonomischer Sicht sinnvoll, freie Kapazitäten in bereits vorhandenen thermischen Speichern mit Wärmeenergie aus überschüssigem PV- und Windstrom zu beladen?
Dazu simulierten die Wissenschaftler verschiedene Kraftwerksszenarien mit integriertem Salzspeicher und daran angeschlossenen elektrischen Heizern zur Umwandlung von überschüssiger Elektrizität in Wärme. Es zeigte sich, dass die Variation der Solarfeldgröße, Speicherkapazität und der Anzahl der eingesetzten Heizer das Systemlayout und die resultierenden Stromgestehungskosten in unterschiedlichem Maße beeinflussen.
Kostenvorteil für solarthermische Kraftwerke von bis zu 25 Prozent möglich
Ob sich das Ganze lohnt, hängt stark davon ab, zu welchen Kosten das Solarturmkraftwerk den Überschussstrom beziehen kann. Ist er billiger als 3,5 Euro-Cent pro Kilowattstunde, sinken die durchschnittlichen Stromerzeugungskosten des Solarkraftwerks durch die "Strom-zu-Wärme"-Aufnahme in den Salzspeicher. Steht er sogar kostenlos zur Verfügung, kann das Solarturmkraftwerk den Strom um bis zu 25 Prozent günstiger ins Stromnetz einspeisen als ein vergleichbares Kraftwerk ohne "Strom-zu-Wärme-zu-Strom" Komponente.
Interessant an dieser Technologie ist, dass bestehende solarthermische Kraftwerke mit Hochtemperaturspeicher, zum Beispiel in Spanien, mit überschaubarem Aufwand für die Umwandlung von Strom-zu-Wärme-zu-Strom nachgerüstet werden können. Bei der Planung eines zukünftigen solarthermischen Kraftwerks kann die Technologieerweiterung von Anfang an integriert und passend zum Kraftwerk optimiert werden.

Die techno-ökonomische Studie wurde im Rahmen des DLR-Strategieprojekts IsEn erstellt, das im Januar 2017 startete. Das IsEn-Projekt wird vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik koordiniert. Daran beteiligt sind Wissenschaftler der Disziplinen Systemverfahrenstechnik, elektrochemische Energietechnik und thermische Prozesstechnik aus den DLR-Instituten für Technische Thermodynamik, Antriebstechnik, Solarforschung und Flugsystemtechnik. Sie untersuchen in unterschiedlichen Teilprojekten die sogenannten "Power-to-X-to-Power-Speicher". Diese wandeln elektrische Energie in thermische, mechanische oder chemische Energie um und können sie zeitversetzt wieder in elektrische Energie zurückwandeln. Energieverluste bei der Energieumwandlung zu minimieren ist eines der wesentlichen Ziele der Forscher.